(57)【要約】【課題】混合気への点火に用いる点火プラグの本数を変更するときのトルク変動に起因する振動を抑制すること。【解決手段】このハイブリッド駆動装置１００は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備え、始動開始時には複数の前記点火プラグの一部を用いる内燃機関１０と、内燃機関１０に連結されて、主として発電及び前記内燃機関の始動に用いられ、かつ前記内燃機関の機関回転数を一定に保つ機能を有するＭＧ１とを備える。そして、内燃機関１０を始動するためにＭＧ１が起動した後、ＭＧ１のトルクが減少し始めてから、内燃機関１０の始動に用いる点火プラグの本数を増加する。【選択図】        図１
2006083810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の燃焼室に複数の点火プラグを備え、始動開始時には複数の前記点火プラグの一部を用いる内燃機関と、
前記内燃機関に連結されて、主として発電及び前記内燃機関の始動に用いられ、かつ前記内燃機関の機関回転数を一定に保つ機能を有する電動機／発電機と、
前記内燃機関を始動するために前記電動機／発電機が起動した後、前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加する点火プラグ本数変更手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記電動機／発電機が駆動される側に転じて前記電動機／発電機のトルクが一定になるまでの間に、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記内燃機関を始動する際において、前記電動機／発電機が駆動される側に転ずる時期の近傍で、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記電動機／発電機が駆動される側に転ずる時期を予測することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
同一の燃焼室に複数の点火プラグを備え、始動開始時には複数の前記点火プラグの一部を用いる内燃機関と、前記内燃機関に連結されて、主として発電及び前記内燃機関の始動に用いられ、かつ、前記内燃機関の機関回転数を一定に保つ機能を有する電動機／発電機とを備えるハイブリッド駆動装置の始動制御に用いられるものであり、
前記内燃機関が運転されているか否かを判定する運転状態判定部と、
前記内燃機関を始動する際に、前記電動機／発電機が起動した後、前記電動機／発電機のトルクが減少し始める時期を判定し、これに基づいて、始動に用いる点火プラグの本数を増加させる時期を決定する点火プラグ本数変更時期決定部と、
前記点火プラグ本数変更時期決定部が決定した時期に、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる点火プラグ本数変更部と、
を備えて構成されることを特徴とするハイブリッド駆動装置の始動制御装置。
【請求項６】
前記点火プラグ本数変更時期決定部は、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる時期を、前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記電動機／発電機が駆動される側に転じて前記電動機／発電機のトルクが一定になるまでの間とすることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド駆動装置の始動制御装置。
【請求項７】
前記点火プラグ本数変更時期決定部は、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる時期を、前記電動機／発電機が駆動される側に転ずる時期の近傍とすることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド駆動装置の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関のハイブリッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関においては、同一の燃焼室に複数の点火プラグを用いて燃焼室内の混合気に点火する、いわゆる多点点火式の内燃機関が知られている。多点点火式の内燃機関では、混合気に対する着火性が向上するので、内燃機関からより大きな出力を取り出したり、燃料の霧化が不十分である場合にも安定して混合気を燃焼させたりすることができる。このような多点点火式の内燃機関には、例えば、単一の気筒に２個の点火プラグを有し、機関温度が低い時には、すべての点火プラグの点火時期を圧縮上死点以降とする内燃機関が開示されている。また、特許文献２には、単一の気筒に２個の点火プラグを有し、始動時にはいずれか一方の点火プラグを用いる内燃機関が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５２６３４号公報
【特許文献２】実開昭６３−５４８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されている内燃機関では、始動時からすべての点火プラグを用いるため、内燃機関の始動とともに大きなトルクが急激に発生してしまう。このため、内燃機関と電動機とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド駆動装置に特許文献１に開示されている内燃機関を適用すると、急激なトルク変動に起因して振動が発生してしまう。また、特許文献２に開示されている内燃機関では、１点点火から２点点火に切り替える際にトルク変動が発生する。このため、前記ハイブリッド駆動装置に特許文献２に開示されている内燃機関を適用すると、点火プラグの本数を変更する際に発生するトルク変動に起因して、振動が発生してしまう。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同一の燃焼室に複数の点火プラグを有する内燃機関を備えるハイブリッド駆動装置において、混合気への点火に用いる点火プラグの本数を変更するときのトルク変動に起因する振動を抑制できるハイブリッド駆動装置及びハイブリッド駆動装置の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド駆動装置は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備え、始動開始時には複数の前記点火プラグの一部を用いる内燃機関と、前記内燃機関に連結されて、主として発電及び前記内燃機関の始動に用いられ、かつ前記内燃機関の機関回転数を一定に保つ機能を有する電動機／発電機と、前記内燃機関を始動するために前記電動機／発電機が起動した後、前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加する点火プラグ本数変更手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このハイブリッド駆動装置は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関と、この内燃機関と直接、又は動力分割装置等を介して間接的に内燃機関と接続される電動機／発電機とを備える。そして、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関を駆動する前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加さする。これによって、混合気への点火プラグの本数を変更するときのトルク変動に起因する振動を抑制できる。
【０００８】
次の本発明に係るハイブリッド駆動装置は、前記ハイブリッド駆動装置において、前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記電動機／発電機が駆動される側に転じて前記電動機／発電機のトルクが一定になるまでの間に、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させることを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係るハイブリッド駆動装置は、前記ハイブリッド駆動装置において、前記内燃機関を始動する際において、前記電動機／発電機が駆動される側に転ずる時期の近傍で、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係るハイブリッド駆動装置は、前記ハイブリッド駆動装置において、前記電動機／発電機が駆動される側に転ずる時期を予測することを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備え、始動開始時には複数の前記点火プラグの一部を用いる内燃機関と、前記内燃機関に連結されて、主として発電及び前記内燃機関の始動に用いられ、かつ、前記内燃機関の機関回転数を一定に保つ機能を有する電動機／発電機とを備えるハイブリッド駆動装置の始動制御に用いられるものであり、前記内燃機関が運転されているか否かを判定する運転状態判定部と、前記内燃機関を始動する際に、前記電動機／発電機が起動した後、前記電動機／発電機のトルクが減少し始める時期を判定し、これに基づいて、始動に用いる点火プラグの本数を増加させる時期を決定する点火プラグ本数変更時期決定部と、前記点火プラグ本数変更時期決定部が決定した時期に、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる点火プラグ本数変更部と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１２】
このハイブリッド駆動装置の始動制御装置は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関と、この内燃機関と直接、又は動力分割装置等を介して間接的に内燃機関と接続される電動機／発電機を備えるハイブリッド駆動装置の内燃機関を始動するために用いる。そして、前記内燃機関の始動時において、前記内燃機関を駆動する前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる。これによって、混合気への点火プラグの本数を変更するときのトルク変動に起因する振動を抑制できる。
【００１３】
次の本発明に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置は、前記ハイブリッド駆動装置の始動制御装置において、前記点火プラグ本数変更時期決定部は、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる時期を、前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記電動機／発電機が駆動される側に転じて前記電動機／発電機のトルクが一定になるまでの間とすることを特徴とする。
【００１４】
次の本発明に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置は、前記ハイブリッド駆動装置の始動制御装置において、前記点火プラグ本数変更時期決定部は、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる時期を、前記電動機／発電機が駆動される側に転ずる時期の近傍とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るハイブリッド駆動装置及びハイブリッド駆動装置の始動制御装置は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを有する内燃機関を備えるハイブリッド駆動装置において、混合気への点火に用いる点火プラグの本数を変更するときのトルク変動に起因する振動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える火花点火式の内燃機関であれば適用できるが、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましく適用できる。
【実施例】
【００１７】
この実施例は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関と、前記内燃機関の始動及び発電に用いられる電動機／発電機とが接続されるハイブリッド駆動装置に適用されるものである。そして、前記内燃機関を始動する際には、前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記電動機／発電機が駆動される側に転じて前記電動機／発電機のトルクが一定になるまでの間、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を通常の始動時よりも増加させる点に特徴がある。なお、点火プラグを３本以上備える場合、混合気の点火に用いる点火プラグを増加させる態様は、例えば、１本から３本に増加させたり、２本から３本に増加させたりする等、内燃機関の仕様に応じて様々な態様が考慮される。
【００１８】
図１は、この実施例に係る内燃機関を含むハイブリッド駆動装置を示す模式図である。図２は、この実施例に係るハイブリッド駆動装置が備える動力分割装置の一例を示す説明図である。ハイブリッド駆動装置１００は、車両１に搭載されてこれを走行させる。車両１は前輪２２及び後輪２３を備えるとともに、ハイブリッド駆動装置１００が前輪２２を駆動する。この実施例に係るハイブリッド駆動装置１００は、内燃機関１０と、第１電動機／発電機（以下ＭＧ１）と、第２電動機／発電機（以下ＭＧ２）と、動力分割装置２０と、減速装置２１とを含んで構成される。ここで、ＭＧ１は、主として発電及び前記内燃機関の始動に用いられ、かつ前記内燃機関の機関回転数を一定に保つ機能を有する。また、ＭＧ２は、主としてハイブリッド駆動装置１００の駆動と発電とに用いられる。
【００１９】
動力分割装置２０は、内燃機関１０とＭＧ２との間に配置される。そして、内燃機関１０の出力を、ＭＧ１とＭＧ２とに分割して供給する。動力分割装置２０から取り出される内燃機関１０又はＭＧ２の出力は、内部にデファレンシャルギヤを備える減速装置２１に入力され、ここで減速されて前輪２２を駆動する。図２に示すように、動力分割装置２０は遊星歯車装置で構成されている。この実施例に係るハイブリッド駆動装置１００では、動力分割装置２０のサンギヤ２０ｓがＭＧ１に接続され、リングギヤ２０ｒがＭＧ２に接続され、キャリア２０ｃが内燃機関１０に接続されている。図２に示す状態は、リングギヤ２０ｒが静止するとともに、サンギヤ２０ｓによってキャリア２０ｃが駆動される状態を示す。すなわち、ＭＧ１によって内燃機関１０が駆動されている状態であり、車両１が停止しているときに内燃機関１０を始動する状態である。
【００２０】
ハイブリッド駆動装置１００は、ハイブリッドＥＣＵ（Engine Control Unit）２によって制御される。また、ハイブリッド駆動装置１００が備える内燃機関１０は、エンジンＥＣＵ３によって制御される。なお、エンジンＥＣＵ３をハイブリッドＥＣＵ２と一体に構成してもよい。また、この実施例において、アクセル４１ｐによりハイブリッド駆動装置１００の出力が制御される。アクセル４１ｐの開度は、アクセル開度センサ４１により検出されて、エンジンＥＣＵ３へ取り込まれ、同時にエンジンＥＣＵ３を介してハイブリッドＥＣＵ２へ取り込まれる。そして、アクセル開度センサ４１からの信号によって内燃機関１０やＭＧ２の出力が制御される。
【００２１】
ＭＧ２は、主としてハイブリッド駆動装置１００の駆動と電力の回生とに用いられるものである。ＭＧ２は、インバータ４に接続されており、また、インバータ４には、バッテリー５が接続されている。そして、必要に応じてインバータ４を介してＭＧ２へ電力を供給される。ＭＧ２は、ハイブリッドＥＣＵ２からの指令によってインバータ４を制御することで制御される。ＭＧ２がハイブリッド駆動装置１００の駆動に用いられるときには、バッテリー５や、ＭＧ１によって生み出された電力等がインバータ４を介して供給される。また、ＭＧ２は、例えば前記車両１の減速時には発電機として機能して回生発電を行い、これによって回収したエネルギーをバッテリー５に蓄える。これは、ブレーキ信号やアクセルオフ等の信号に基づいて、ハイブリッドＥＣＵ２がインバータ４を制御することにより実現される。
【００２２】
ＭＧ１は、主として発電及び内燃機関１０の始動に用いられる。ＭＧ１が発電する場合、動力分割装置２０を介して内燃機関１０により駆動される。これにより、ＭＧ１は電力を発生する。ＭＧ１で生み出される電力は、バッテリー５に蓄えられたり、ＭＧ２の駆動に用いられたりする。また、内燃機関１０の運転中において、ＭＧ１はサーボモータとして機能して、内燃機関１０の機関回転数ＮＥを一定に保つ。このような構成により、内燃機関１０から減速装置２１へ伝達される動力の大きさを、ＭＧ１に対する電力のやり取りによって調整することができる。なお、この実施例では、ＭＧ１は内燃機関１０の機関回転数を一定に保つ機能を有する電動機／発電機を備えていればよく、内燃機関１０に直結されていてもよいし、この実施例のように動力分割装置２０を介して内燃機関１０に接続されていてもよい。
【００２３】
図３は、この実施例に係る内燃機関が備える１の気筒を示す断面図である。図４は、この実施例に係る内燃機関が備える点火プラグの配置例を示す平面図である。図１に示すように、この実施例に係る内燃機関は４個の気筒１１ｓを一列に配置した、いわゆる直列４気筒の内燃機関である。なお、内燃機関１０の気筒数や気筒配置は問わない。この実施例に係る内燃機関１０は、レシプロ式の火花点火式の内燃機関である。そして、この内燃機関１０は、図４に示すように、同一の燃焼室１１ｂに複数の点火プラグを備え、これによって燃焼室内に形成される混合気に点火する。
【００２４】
この実施例に係る内燃機関１０は、吸気通路を構成する吸気ポート１３ｉ内に燃料Ｆを噴射するポート噴射弁１４を備える。なお、気筒１１ｓの燃焼室１１ｂ内へ直接燃料Ｆを噴射する直噴噴射弁を備える、いわゆる直噴の内燃機関にも本発明は適用できる。また、吸気ポート１３ｉ内に燃料Ｆを噴射するポート噴射弁１４と直噴噴射弁とにより燃料を噴射する、いわゆるデュアル噴射弁の内燃機関にも本発明は適用できる。
【００２５】
この実施例に係る内燃機関１０は、吸気通路に設けられる電子スロットル弁７０により吸入空気量が調整される。エンジンＥＣＵ３は、アクセル開度センサ４１からの出力を取得して、電子スロットル弁７０を適切な開度に制御する。なお、内燃機関１０に使用するスロットル弁は、電子スロットル弁７０に限られるものではない。
【００２６】
この実施例に係る内燃機関１０は、同一の燃焼室１１ｂに複数の点火プラグを備える、いわゆる多点点火式の内燃機関である。多点点火式の内燃機関は、燃焼室１１ｂ内へ形成される混合気への着火性を向上させて燃焼を改善できる。この実施例においては、第１点火プラグ１２１及び第２点火プラグ１２２により、燃焼室１１ｂ内の混合気へ点火する。
【００２７】
図４に示すように、この実施例では、同一の燃焼室１１ｂ内へ２個の点火プラグ１２１、１２２が、内燃機関１０のシリンダヘッド１１ｈに取り付けられる。この実施例において、第１点火プラグ１２１は燃焼室１１ｂの中央部１１ｃに配置され、第２点火プラグ１２２は燃焼室１１ｂのボア端部１１ｔであって、吸気弁１５ｉ２と排気弁１５ｅ２との間に配置される。なお、内燃機関１０が備える点火プラグは２個に限られるものではなく、３個あるいはそれ以上でもよい。また、複数の点火プラグの配置も、前記配置に限られるものではない。
【００２８】
エンジンＥＣＵ３は、内燃機関１０に取り付けられる機関回転数センサ４２、エアフローセンサ４３、ノックセンサ４４、冷却水温センサ４５その他の各種センサ類から出力信号を取得し、内燃機関１０の運転を制御する。アクセル開度センサ４１は、アクセル４１ｐに取り付けられており、運転者の加減速や車両速度調整の意思を検出して、内燃機関１０の運転制御に反映させる。
【００２９】
内燃機関１０に供給される空気Ａは、エアフローセンサ４３で流量が測定された後、電子スロットル弁７０を通過してから吸気通路の一部である吸気ポート１３ｉへ流入する。そして、そして、ポート噴射弁１４から噴射される燃料Ｆと混合気を形成する。この混合気は、吸気ポート１３ｉから吸気弁１５ｉ１、１５ｉ２を通って燃焼室１１ｂ内に導入される。燃焼室１１ｂ内へ導入された混合気は、第１点火プラグ１２１又は第２点火プラグ１２２の少なくとも一方で着火されて、火炎伝播により燃焼する。そして、混合気の燃焼圧力によりピストン１７が往復運動し、この往復運動はコネクティングロッド１９を介してクランク軸１８へ伝達される。ピストン１７の往復運動はクランク軸で回転運動に変換されて、内燃機関１０の出力として取り出される。燃焼してピストン１７を運動させた混合気は、排ガスとして排気ポート１３ｅから排出される。次に、この実施例に係る内燃機関１０が備える点火系について説明する。
【００３０】
図５は、この実施例に係る内燃機関が備える点火系を示す説明図である。この実施例に係る内燃機関１０が備える点火系５０は、同一の燃焼室１１ｂにつき、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２と、第１及び第２イグニッションコイル５１１、５１２と、第１及び第２イグナイター５２１、５２２と、バッテリー５３とを含む。内燃機関１０は、燃焼室１１ｂの数だけ前記点火系を備える。
【００３１】
第１及び第２イグニッションコイル５１１、５１２は、一次コイル５１ａと二次コイル５１ｂとで構成されている。第１及び第２イグニッションコイル５１１、５１２は、一次コイル５１ａに接続されたバッテリー５３の電圧を二次コイル５１ｂで昇圧させて、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２に供給する。第１及び第２イグナイター５２１、５２２はエンジンＥＣＵ３に接続されており、エンジンＥＣＵ３から送られる点火信号に基づき第１及び第２イグニッションコイル５１１、５１２に通電し、エンジンＥＣＵ３によって決定されるタイミングで、それぞれの燃焼室１１ｂが備える第１点火プラグ１２１、第２点火プラグ１２２から放電させる。
【００３２】
図６は、運転中におけるこの実施例に係る内燃機関のトルク変動を示す説明図である。図６は、内燃機関１０が備える第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のうち少なくとも一方を用いて点火した場合、及び、両方の点火プラグを用いて点火した場合のトルク変動を示している。ここで、Ｔｅ１、Ｔｅ１＿ａｖｅが、点火プラグを単独で用いて点火した場合のトルク変動を示し、Ｔｅ２、Ｔｅ２＿ａｖｅが、２個の点火プラグを用いて点火した場合のトルク変動を示す。また、Ｔｅ１＿ａｖｅ、Ｔｅ２＿ａｖｅは、内燃機関１０のトルクの平均値を示す。図６から分かるように、内燃機関１０のトルクは、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２の両方を用いた方が大きくなる。これは、複数の点火プラグを用いることにより、混合気の燃焼が改善されるからである。
【００３３】
図６に示すように、内燃機関１０を始動する際に、第１又は第２点火プラグ１２１、１２２の両方を用いると、大きなトルクが急激に発生する。このため、ハイブリッド駆動装置１００が備える動力分割装置２０のリングギヤ２０ｒへ急激に大きなトルクが入力されて、大きな衝撃が発生する。したがって、この実施例では、内燃機関１０を始動する際に、まず第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のうち少なくとも一方を用いて点火し、その後両方の点火プラグを用いて点火する。これにより、動力分割装置２０のリングギヤ２０ｒへ入力されるトルクは段階的に大きくなるので、リングギヤ２０ｒでの衝撃が緩和される。その結果、リングギヤ２０ｒを介して車両に伝わる衝撃を小さくして、内燃機関１０の始動時において車両１の乗員が受ける衝撃を緩和できる。次に、点火プラグの本数を切り替える時期について、より詳細に説明する。
【００３４】
図７は、内燃機関の始動時におけるＭＧ１のトルク変化を示す説明図である。図８−１〜図１０−２は、内燃機関１０の始動時における内燃機関、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を示す説明図である。図８−１、９−１、１０−１が車両停止時における内燃機関１０の始動を示し、図８−２、９−２、１０−２が車両停止時における内燃機関１０の始動を示す。また、図８−１〜図１０−２中の塗りつぶした矢印は駆動を意味し、ハッチングの矢印は駆動されることを意味する。図８−１、図８−２に示すように、内燃機関１０を始動する際には、ＭＧ１がスタータモータとして機能し、動力分割装置２０を介してトルクＴｇ１で内燃機関１０を駆動する。内燃機関１０の燃焼室で燃焼が開始すると、内燃機関１０から出力されるトルクが徐々に上昇する。このため、図７に示すように、ＭＧ１のトルクＴｇは徐々に減少する。なお、ＭＧ１のトルクＴｇは、符号が（＋）のときに内燃機関１０を駆動することを意味し、符号が（−）のときには内燃機関１０に駆動されることを意味する（以下同様）。
【００３５】
内燃機関１０が備えるいずれか一つの燃焼室で燃焼が開始する前（ｔ＜ｔ１より前）、すなわち、ＭＧ１のトルクＴｇが低下し始める前に、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２の両方を用いて点火すると、燃焼前から通電する点火プラグの本数を増加させている状態となる。その結果、動力分割装置２０のリングギヤ２０ｒへ急激に大きなトルクが入力されて、大きな衝撃が発生することは避けられない。したがって、少なくともＭＧ１のトルクが低下する前は、第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のうちいずれか一方を用いて点火し、ＭＧ１のトルクが低下し始めてから、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２を用いて点火することが好ましい。
【００３６】
内燃機関１０が備えるすべての燃焼室１１ｂで燃焼が開始（完爆）すると（ｔ＝ｔ２）、ＭＧ１のトルクＴｇよりも内燃機関１０のトルクＴｅの方が大きくなる。図７では、ＭＧ１のトルクＴｇの符号が（＋）から（−）に転ずる。このとき、図９−１、図９−２に示すように、ＭＧ１は内燃機関１０によって駆動される側に転じて、発電機として機能する。同時に、ＭＧ１はサーボモータとして機能する。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ２からの指令によってＭＧ１が発生するトルクを調整することによって、内燃機関１０の機関回転数を一定に保つことができる。そして、ハイブリッドＥＣＵ２からＭＧ１に対する指令値が内燃機関１０のトルクに対応するので、ＭＧ１に対する指令値（ＭＧ１のトルク）によって、内燃機関１０のトルク変動を精度よく把握することができる。ここで、完爆とは、内燃機関１０が備えるすべての気筒で爆発が開始していることをいう。
【００３７】
内燃機関１０が完爆の状態となってある程度の時間が経過すると（ｔ＝ｔ３）、ＭＧ１のトルクは−Ｔｇとなる。このとき、ＭＧ１はハイブリッドＥＣＵ２によって制御され、これによって内燃機関１０を一定の機関回転数及びトルクで運転する。この状態（ｔ＝ｔ３以降）で、第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のいずれか一方による点火から、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２の両方による点火に切り替えると、一定のトルクで内燃機関１０が運転されている状態から急激にトルクが変動することになる。その結果、このトルク変動が動力分割装置２０に入力されて、リングギヤ２０ｒを介して車両１に伝わる衝撃が大きくなる。
【００３８】
この衝撃を低減するため、ＭＧ１のトルクが低下している期間中であって、ＭＧ１のトルクが低下後一定になるまでの期間に（ｔ１〜ｔ３）、第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のいずれか一方による点火から、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２の両方による点火に切り替えることが好ましい。このようにすれば、もともと内燃機関１０にトルク変動が存在するため、点火に用いる点火プラグの本数を増加するときのトルク変動を目立ち難くすることができる。また、ＭＧ１のトルクが低下している期間中（ｔ１〜ｔ３）に、点火に使用する点火プラグの本数を切り替えれば、できるだけ早い時期に第１及び第２点火プラグ１２１、１２２の両方を用いて内燃機関１０を運転することができる。
【００３９】
ここで、ＭＧ１のトルクＴｇが０になったとき（図７）、内燃機関１０は完爆の状態となる。このときは、図１０−１、図１０−２に示すようにＭＧ１のトルクが０であるため、リングギヤ２０ｒに対して内燃機関１０のトルクは伝達されない。したがって、ＭＧ１のトルクが０になるとき、すなわち、ＭＧ１が内燃機関１０を駆動する側から内燃機関１０に駆動される側に転ずるときに、通電する点火プラグの本数を増加させる（この実施例では１本から２本）。なお、ＭＧ１が内燃機関１０を駆動する側から内燃機関１０に駆動される側に転ずるときは、ＭＧ１のトルクが（＋）から（−）に反転するときである。このようにすれば、内燃機関１０のトルクＴｅに変動があっても、そのトルク変動はリングギヤ２０ｒに伝達されない。すなわち、リングギヤ２０ｒのトルクＴｍは内燃機関１０のトルクＴｅの影響を受けない。その結果、リングギヤ２０ｒを介して車両に伝わる衝撃を極めて小さくでき、内燃機関１０の始動時において乗員が受ける衝撃を極めて低減できる。
【００４０】
次に、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置について説明する。図１１は、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置を示す説明図である。この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御は、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０によって実現できる。図８に示すように、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０は、エンジンＥＣＵ３に組み込まれて構成されている。エンジンＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）３ｐと、記憶部３ｍと、入力及び出力ポート３６、３７と、入力及び出力インターフェイス３８、３９とから構成される。
【００４１】
なお、エンジンＥＣＵ３とは別個に、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０を用意し、これをエンジンＥＣＵ３に接続してもよい。そして、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御を実現するにあたっては、エンジンＥＣＵ３が備える内燃機関１０の制御機能を、前記ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０が利用できるように構成してもよい。
【００４２】
ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０は、運転状態判定部３１と、点火プラグ本数変更時期決定部３２と、点火プラグ本数変更部３３とを含んで構成される。これらが、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御を実行する部分となる。また、点火プラグ本数変更部３３が、点火プラグ本数変更手段の役割を果たす。この実施例において、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０は、エンジンＥＣＵ３を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）３ｐの一部として構成される。この他に、ＣＰＵ３ｐには、内燃機関１０の運転の制御を司る制御部３ｃが含まれている。
【００４３】
ＣＰＵ３ｐと、記憶部３ｍとは、バス３５１〜３５３を介して、入力ポート３６及び出力ポート３７を介して接続される。これにより、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０を構成する運転状態判定部３１と点火プラグ本数変更時期決定部３２と点火プラグ本数変更部３３とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０は、エンジンＥＣＵ３が有する燃料噴射量のデータマップや吸排気弁開閉弁時期のデータマップその他の、内燃機関の運転制御データを取得してこれを利用することができる。また、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０は、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御をエンジンＥＣＵ３が予め備えている運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００４４】
入力ポート３６には、入力インターフェイス３８が接続されている。入力インターフェイス３８には、アクセル開度センサ４１、機関回転数センサ４２、エアフローセンサ４３、ノックセンサ４４、冷却水温センサ４５その他の、内燃機関１０の運転制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェイス３８内のＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３８ａやディジタルバッファ３８ｄにより、ＣＰＵ３ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート３６へ送られる。これにより、ＣＰＵ３ｐは、内燃機関１０の運転制御や、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御に必要な情報を取得することができる。
【００４５】
出力ポート３７には、出力インターフェイス３９が接続されている。出力インターフェイス３９には、第１イグナイター５２１、第２イグナイター５２２その他の、内燃機関１０の運転制御に必要な制御対象が接続されている。出力インターフェイス３９は、制御回路３９１、３９２等を備えており、ＣＰＵ３ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、エンジンＥＣＵ３のＣＰＵ３ｐは、内燃機関１０を制御することができる。
【００４６】
また、この実施例において、出力インターフェイス３９にはハイブリッドＥＣＵ２が接続されており、ハイブリッドＥＣＵ２は、エンジンＥＣＵ３から内燃機関１０の機関回転数ＮＥやトルクに関する情報を取得する。そして、ハイブリッドＥＣＵ２は、内燃機関１０の機関回転数ＮＥが一定になるように、インバータ４を制御してＭＧ１のトルクを制御する。この実施例においては、このときの指令値からＭＧ１のトルクを求めている。
【００４７】
記憶部３ｍには、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ、あるいはこの実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御に用いる、内燃機関１０に対する要求負荷判定マップ等が格納されている。ここで、記憶部３ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００４８】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ３ｐへすでに記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、このハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、運転状態判定部３１、点火プラグ本数変更時期決定部３２及び点火プラグ本数変更部３３の機能を実現するものであってもよい。
【００４９】
次に、このハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０を用いて、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御を実現する手順を説明する。この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御は、上記ハイブリッド駆動装置の始動制御装置によって実現できる。次の説明にあたっては、適宜図１〜図８を参照されたい。また、次の説明においては、説明の便宜上、すでに説明したこの実施例に係る上記内燃機関１０を制御対象とする。すなわち、内燃機関１０は、燃焼室１１ｂの中央部１１ｃに第１点火プラグ１２１を、燃焼室１１ｂのボア端部１１ｔに第２点火プラグ１２２を備えるものである。
【００５０】
図１２は、この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御の手順を示すフローチャートである。この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御において、ハイブリッド駆動装置１００が備える内燃機関１０を始動するにあたり、第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のうちいずれか一方を用いる。これは、通電する点火プラグの本数を少なくすることにより強い火花を確実に発生させて燃焼室１１ｂ内の混合気へ着火するためである。なお、火炎伝播を考慮して、燃焼室１１ｂの中央部１１ｃに配置される第１点火プラグ１２１を用いることが好ましい。
【００５１】
この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御を実行するにあたり、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０が備える運転状態判定部３１は、ハイブリッド駆動装置１００が備える内燃機関１０の始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。内燃機関１０の始動が完了した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ハイブリッド駆動装置の始動制御は終了し、内燃機関の運転制御に移行する。
【００５２】
内燃機関１０の始動が完了していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、運転状態判定部３１は、内燃機関１０に対する始動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、ハイブリッド駆動装置１００を搭載した車両１が発進する場合において、ＭＧ２の駆動力のみならず内燃機関１０の駆動力も要求される場合に、内燃機関１０の始動要求がある。また、前記車両１がＭＧ２のみによって走行中である場合でも、急な坂道を登坂する場合や、全速の加速が必要になった場合、あるいはバッテリー５への充電が必要になった場合等に、内燃機関１０の始動要求がある。
【００５３】
内燃機関１０に対する始動要求がある場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０は内燃機関１０を始動させる。なお、内燃機関１０に対する始動要求がない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ハイブリッド駆動装置の始動制御は終了する。内燃機関１０は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備え（この実施例では２本）、始動開始時には複数の前記点火プラグの一部を用いる（この実施例では１本）。内燃機関１０の始動開始にあたって、点火プラグ本数変更部３３は、予め定められた所定本数の点火プラグで点火する（ステップＳ１０３）。予め定められた所定本数は、同一の燃焼室に備えられる複数本の点火プラグのうち一部の本数（この実施例では１本）である。
【００５４】
内燃機関１０の始動を開始したら、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０が備える点火プラグ本数変更時期決定部３２は、一定のサンプリング周期でハイブリッドＥＣＵ２からＭＧ１のトルク指令値を取得する。このトルク指令値が、ＭＧ１のトルクＴｇとなる。次に、点火プラグ本数変更時期決定部３２は、ＭＧ１のトルクＴｇの符号が反転したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。このように、この実施例では、ＭＧ１が駆動される側に転ずるときを、ＭＧ１のトルクＴｇの符号が反転することにより判定する。
【００５５】
ここで、ＭＧ１が駆動される側に転ずるときの判定について説明する。図１３は、ＭＧ１のトルク変化を示す説明図である。図１３に示す例では、ｔ＝ｔ２でＭＧ１のトルクＴｇが０となってＭＧ１が駆動される側に転ずるが、厳密にＴｇ＝０のときに点火に用いる点火プラグを増加させなくともよい。すなわち、ＭＧ１が駆動される側に転ずる時期の近傍で、点火に用いる点火プラグの本数を増加させてもよい。ここで、動力分割装置２０のリングギヤ２０ｒに入力される内燃機関１０のトルク変動の大きさは、ＭＧ１のトルクの大きさに依存する。このため、例えば、ＭＧ１のトルクが、リングギヤ２０ｒに入力される内燃機関１０のトルク変動が許容できる範囲となるときに、点火に用いる点火プラグを増加させてもよい。図１３に示す例では、ＭＧ１のトルクＴｇ＝Ｔｇ２あるいは−Ｔｇ３のときである。すなわち、Ｔｇ＝Ｔｇ２あるいは−Ｔｇ３となる期間（ｔ４≦ｔ≦ｔ５）に、点火に用いる点火プラグを増加させる。
【００５６】
また、ＭＧ１が駆動される側に転ずる時期を予測して、この予測値で点火に用いる点火プラグを増加させてもよい。この予測方法の一例について、図１３を用いて説明する。ＭＧ１により内燃機関１０の始動を開始するとｔ＝ｔ１で爆発が開始し、ＭＧ１のトルクＴｇが減少し始める。このトルクの減少率ΔＴｇ／Δｔを算出し、現在の時刻からＴｇ＝０となる時期を予測する。そして、この予測した時期になったら、点火に用いる点火プラグを増加させる。このようにすれば、ＭＧ１が駆動される側に転ずる時期までＭＧ１のトルクを取得する必要がなくなるので、内燃機関１０の始動制御処理の負荷が軽減される。
【００５７】
ＭＧ１のトルクＴｇの符号が反転した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０が備える点火プラグ本数変更部３３は、内燃機関１０の始動に用いる点火プラグの本数を増加させる（ステップＳ１０５）。この実施例では、内燃機関１０が備える点火プラグは２本なので、第１及び第２点火プラグ１２１、１２２の両方を用いて内燃機関１０を始動する。これにより、内燃機関１０のトルクが段階的に上昇するので、点火プラグの本数を増加させたときの衝撃を抑制できる。
【００５８】
また、ＭＧ１のトルクが０近傍となるときに、混合気への点火に用いる点火プラグの本数を増加させることができるので、内燃機関１０にトルク変動があっても、そのトルク変動はリングギヤ２０ｒに伝達されない。その結果、リングギヤ２０ｒを介して車両に伝わる衝撃を極めて小さくでき、内燃機関１０の始動時において乗員が受ける衝撃を極めて低減できる。さらに、できるだけ早い時期に第１及び第２点火プラグ１２１、１２２の両方を用いて内燃機関１０を運転することができる。内燃機関１０の始動後、安定して運転を開始したらハイブリッド駆動装置の始動制御は終了し、内燃機関の運転制御に移行する。
【００５９】
ＭＧ１のトルクＴｇの符号が反転していない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、まだ混合気への点火に用いる点火プラグの本数を増加させる時期ではないと判断できる。この場合には、ハイブリッド駆動装置の始動制御装置３０が備える点火プラグ本数変更部３３は、第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のいずれか一方を用いて内燃機関１０を始動する（ステップＳ１０６）。これにより、少ない本数（この実施例では１本）の点火プラグに通電することにより、強い火花を確実に発生させて燃焼室１１ｂ内の混合気へ着火することができる。点火プラグ本数変更部３３は、点火プラグ本数変更時期決定部３２がＭＧ１のトルクＴｇの符号が反転したと判定するまで（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、第１又は第２点火プラグ１２１、１２２のいずれか一方を用いて内燃機関１０を始動する。
【００６０】
以上、この実施例は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関と、この内燃機関と直接、又は動力分割装置等を介して間接的に内燃機関と接続される電動機／発電機とを備える。そして、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関を駆動する前記電動機／発電機のトルクが減少し始めてから、前記内燃機関の始動に用いる点火プラグの本数を増加さする。これによって、混合気への点火プラグの本数を変更するときのトルク変動に起因する振動を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係るハイブリッド駆動装置及びハイブリッド駆動装置の始動制御装置は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを有する内燃機関を備えるハイブリッド駆動装置に有用であり、特に、混合気への点火に用いる点火プラグの本数を変更するときのトルク変動に起因する振動を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この実施例に係る内燃機関を含むハイブリッド駆動装置を示す模式図である。
【図２】この実施例に係るハイブリッド駆動装置が備える動力分割装置の一例を示す説明図である。
【図３】この実施例に係る内燃機関が備える１の気筒を示す断面図である。
【図４】この実施例に係る内燃機関が備える点火プラグの配置例を示す平面図である。
【図５】この実施例に係る内燃機関が備える点火系を示す説明図である。
【図６】運転中におけるこの実施例に係る内燃機関のトルク変動を示す説明図である。
【図７】内燃機関の始動時におけるＭＧ１のトルク変化を示す説明図である。
【図８−１】内燃機関１０の始動時における内燃機関、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を示す説明図である。
【図８−２】内燃機関１０の始動時における内燃機関、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を示す説明図である。
【図９−１】内燃機関１０の始動時における内燃機関、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を示す説明図である。
【図９−２】内燃機関１０の始動時における内燃機関、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を示す説明図である。
【図１０−１】内燃機関１０の始動時における内燃機関、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を示す説明図である。
【図１０−２】内燃機関１０の始動時における内燃機関、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を示す説明図である。
【図１１】この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御装置を示す説明図である。
【図１２】この実施例に係るハイブリッド駆動装置の始動制御の手順を示すフローチャートである。
【図１３】ＭＧ１のトルク変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  車両
２  ハイブリッドＥＣＵ
３  エンジンＥＣＵ
１０  内燃機関
１１ｂ  燃焼室
１２１  第１点火プラグ
１２２  第２点火プラグ
２０  動力分割装置
３０  ハイブリッド駆動装置の始動制御装置
３１  運転状態判定部
３２  点火プラグ本数変更時期決定部
３３  点火プラグ本数変更部
５０  点火系
１００  ハイブリッド駆動装置
【図１】
2006083810.tif 000003
【図２】
2006083810.tif 000004
【図３】
2006083810.tif 000005
【図４】
2006083810.tif 000006
【図５】
2006083810.tif 000007
【図６】
2006083810.tif 000008
【図７】
2006083810.tif 000009
【図８−１】
2006083810.tif 000010
【図８−２】
2006083810.tif 000011
【図９−１】
2006083810.tif 000012
【図９−２】
2006083810.tif 000013
【図１０−１】
2006083810.tif 000014
【図１０−２】
2006083810.tif 000015
【図１１】
2006083810.tif 000016
【図１２】
2006083810.tif 000017
【図１３】
2006083810.tif 000018